无线传感网络数据融合技术的应用

周祥民 山东省烟台第三中学

无线传感器网络（WSN）是一个在世界范围内都受到广泛关注的项目。WSN利用各种传感设备来收集被监测目标的信息，然后再通过无线网络上传到系统终端。从目前的发展水平来看，能源供应是WSN研究的最大难题，其困难之处主要在于数据输送、信号分析处理，以及硬件的使用。所以，如何使用有限的能量完成复杂繁多的工作是WSN发展进步亟待解决的难题。经过不懈的努力和探索，发现网内的数据处理技术，即数据融合技术可以解决这一困难。

1 数据融合的重要性

数据融合是WSN的核心技术。该技术的出现主要是为了筛选出少量的、有用的信息。此技术利用一定的程序将传感器收集到的信息进行汇总整理，从而筛选出为数不多的有用的信息。数据融合技术在一定程度上减少了数据的传输量，从而能够极大程度的节约能源，同时还能提高网络的使用寿命、增大信息的处理效率等。

2 数据融合方法分类及研究

现代数据融合技术，按照不同的分类方法进行划分，就会出现不同的类型。比如，根据融合规则进行划分，就会出现有损融合、无损融合、基于应用的融合、独立于应用的融合、基于分布数据库的融合、基于中心的融合等类型。而且，现代数据融合技术是一个综合性的科研项目，是具有很大的研究空间的，值得研究人员付出努力。

2.1 基于生成树的数据融合

所谓的基于生成树的数据融合，顾名思义，就是将收集到的信息逐层进行汇集，一层一层的累积，形成类似逆向树的数据融合。该数据融合采用就近原则、最短原则、增量原则三大原则进行计算，能将数据融合的优点发挥的淋漓尽致。但是，它也存在一定的缺陷：一是生成树的构建和融合所需时间的问题；二是数据融合生成树的维护问题，一般只有日常维护和事件维护两种，是远远不够的。

2.2 消除时空相关性的数据融合

因为被检测的对象往往是非常复杂的，所以，就需要安装多个传感器。多个传感器同时进行工作的后果就是导致传达的信息重复且复杂。这种重复性和复杂性就是我们通常所说的信息在时间和空间上的相关性。想要获得准确的数据，就必须消除这种时间和空间上的相关性。这也是目前融合技术研究的重点。对于时间和空间融合技术的研究主要分成两个方向：一是时间或空间融合；二是时空融合。

2.3 路由驱动型数据融合

路由驱动型数据融合包含两种协议:一是定向扩散路由协议；二是分层聚簇路由协议。所谓的定向扩散协议就是将数据作为中心，再将数据融合分为建立路径阶段融合和数据传输阶段融合。这类融合方式操作非常简单，但是不能很好的融合近距离的数据点。分层聚簇路由型数据融合是通过低能耗自适应聚类分层协议，建立以层次结构为基础的路由结构。路由驱动型数据融合算法与建立路由结构密切相关，目前还有很多难题亟待解决。

2.4 基于预测的时域数据融合

基于预测的时域数据融合主要就是将收集到的信息按照时间顺序进行排列整理，找出信息内部存在的规律，然后对未来的信息进行预测。当预测到的信息与真实信息的误差值较小时，就可以将预测的信息进行传输。这样的数据传送方式比较简单，能减少信息的传输量，保证正确率。

2.5 基于分布式压缩的数据融合

所谓的基于分布式压缩的数据融合，就是将收集到的信息分布开，然后分别进行压缩，从而建立合适的数据库。压缩的方式主要有分布式信源编码、报头压缩、数据包合并、基于小波变换的数据压缩融合、压缩感知（CS）等。

3 数据融合面临的挑战及发展趋势

从世界范围来看，WSN的研究已经取得相当大的研究成果，其中在数据融合方面的成就更为显著。在研究的过程中，已经解决了非常多的难题。但是，技术的进步是没有止境的。技术人员仍然能够继续进行研究，继续优化研究成果。为了能够更好的实现数据融合，还可以从以下几个方面入手：（1）时间序列预测融合，这种融合方法能更加准确的进行预测，同时还能减少对资源的使用量。(2)分层聚簇数据融合，可以优化技术来缩短数据融合所需要的时间(3)基于压缩感知的数据融合，可以将数据的压缩时间提前，尽量早的压缩数据。这样就能最大程度的保证数据的真实性。

4 结语

无线传感网络数据融合技术已经取代了WSN，是信息时代的一次重要革新。无线传感网络数据的核心就是将收集到的信息进行整理，汇集成各种数据结构，并且还要最大程度的减少信息运输过程所需要的能量，还要最大限度的保证信息的真实性。WSN数据融合是一项非常灵活的技术，它能够根据环境的不同而衍生出不同的计算方法，从而保证收集到的数据都是最准确的。所以，在对WSN融合技术进行研究的同时，也可以研究与其相适应的算法。

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